یکی از مباحث مهم در دستورالعمل بهسازی لرزه‌‌ای ساختمان‌های موجود، انواع تلاش‌های تغییرشکل کنترل و نیرو کنترل می‌باشد. این بخش از نشریه 360 جزو مباحثی است که مفهومی بوده و به احتمال بسیار زیاد در آزمون صلاحیت ارزیابی، طرح و اجرای بهسازی سوالات زیادی از این قسمت خواهیم دید. در این سوال سعی کردم تا حد ممکن نکات مهم این قسمت از انواع تلاش‌های تغییرشکل کنترل و نیرو کنترل را پوشش دهم.

حل تشریحی سوالات آزمون صلاحیت ارزیابی، طرح و اجرای بهسازی - مرداد 1400

سهم فصول مختلف نشریه 360 و 524 در آزمون صلاحیت ارزیابی، طرح و اجرای بهسازی مرداد 1400

هدف اصلی از تحلیل‌های غیرخطی، کنترل مکانیزم‌های محتمل خرابی در سازه مورد بررسی می‌باشد. برای رسیدن به این مهم بایستی تلاش‌های کنترل شونده توسط نیرو (FC) و تلاش‌های کنترل شونده توسط تغییرشکل (DC) مشخص شوند و در مرحله بعدی، رفتار غیرخطی تلاش‌های کنترل شونده توسط تغییرشکل به آنها اختصاص داده شود در واقع اختصاص مدل رفتاری برای تلاش‌های کنترل شونده توسط تغییرشکل، همان اختصاص مفصل پلاستیک به این تلاش‌ها می‌باشد. سوال مهمی که در ابتدا در ذهن مهندسی زلزله و سازه شکل ‌می‌گیرد این سوال است که "تلاش‌های کنترل شونده توسط نیرو همواره رفتار تردی دارند؟" یا "هر تلاشی که رفتار تردی داشته باشد حتما بایستی کنترل شونده توسط نیرو تعریف گردد؟" و .... قبل از پرداختن به پاسخ این سوالات بایستی در ابتدا به بررسی مکانیزم عملکردی در سیستم های مختلف بپردازیم. چون تلاش‌های کنترل شونده توسط نیرو و تلاش‌های کنترل شونده توسط تغییرشکل براساس مکانیزم عملکردی سیستم های مختلف سازه‌ای تعریف می‌شوند. در این میان تلاش‌هایی وجود دارند که علی‌رغم اینکه رفتار ذاتی آن تلاش‌ها بسیار شکل‌پذیر است ولی آئین‌نامه رفتار آنها را حکماً به صورت کنترل شونده توسط نیرو در نظر می‌گیرد. نمونه بارز این تلاش، تلاش نیروی محوری در المان‌های مهاربند EBF می‌باشد. المان‌های مهاربند EBF از جنس همان فولادی هستند که تیر لینک پیوند از همان فولاد است بنابراین این المان‌ها در کشش و فشار رفتار شکل‌پذیری دارند ولی آئین‌نامه برای اینکه از زوال مقاومتی ناشی از کمانش مهاربندها فرار کند رفتار مهاربندها را به صورت حکما ترد در نظر می‌گیرد تا در روند باربری زلزله همواره در محدوده ارتجاعی باشند و التاف انرژی سیستم صرفا از طریق المان لینک تیر پیوند تامین شود. بنابراین هر تلاشی که از نظر آئین‌نامه رفتار آن نیرو کنترل باشد الزاما رفتار تردی نخواهد داشت. برش در تیر و ستون‌های بتنی ذاتاً رفتار تردی دارد و شکننده می‌باشد رسیدن به مقاومت برشی در این دو المان با انهدام بخش قابل توجهی از المان همراه خواهد بود. با توجه به این می‌توان نتیجه گرفت هر تلاش ترد کنترل شونده توسط نیرو نخواهد بود و هر تلاش شکل‌پذیر نیز کنترل شونده توسط تغییرشکل نمی‌باشد.

شرط رسیدن به اتلاف انرژی بهینه و مطلوب استانداردهای لرزه‌ای، تحقق توالی خرابی مطلوب می‌باشد. به صورتی که با تشکیل رفتار غیرخطی در تلاش‌های DC، تلاش‌های FC کاملا در محدوده الاستیک قرار گیرد. تلاش‌های FC الزاماً ترد و شکننده نمی‌باشند بلکه بعضاً ممکن است با وجود شکل پذیر بودن رفتار ذاتی تلاش، حکم آئین نامه آن را به صورت ترد و شکننده فرض کند. بنابراین می‌توان گفت که تلاش‌های FC به دو دسته ذاتاً ترد و حکماً ترد دسته بندی می‌شوند. خمش، برش کشش و فشار در تیر دهانه مهاربندهای شورون در آئین نامه به صورت حکماً ترد معرفی می‌شود. در صورت غیر خطی شدن تلاش‌های حکما ترد شکل‌پذیری فرض آئین‌نامه محقق نخواهد شد.

کنترل توالی خرابی در تحلیل‌های غیرخطی، مستلزم معرفی تلاش‌های کنترل شونده توسط نیرو و تلاش‌های کنترل شونده توسط تغییرشکل به نرم افزار است. به صورت خلاصه به تلاش‌های کنترل شونده توسط نیرو تلاش‌های FC، و به تلاش‌های کنترل شونده توسط تغییرشکل، تلاش‌های DC گفته می‌شود. تلاش‌های FC تلاش‌هایی هستند که این تلاش‌ها نبایستی به حد مقاومتی خودشان برسند چون رسیدن به حد مقاومتی در این تلاش‌ها باعث عدم تحقق شکل‌پذیری فرض طراحی می‌شود. به عنوان مثال رفتار برشی در مصالح فولادی کاملاً شکلپذیر می‌باشد حال اگر این المان فولادی به عنوان تیر پیوند استفاده شود تلاش برشی در این المان DC خواهد بود ولی اگر از آن المان به عنوان ستون فولادی استفاده شود در این صورت تلاش برشی ستون فولادی FC خواهد بود. در هر دو المان لینک تیر پوند و ستون فولادی از یک مصالح فولادی استفاده می‌شود اما در ستون اجازه جاری شده برشی نبایستی به ستون داده شود. چون جاری شدن برشی ستون های فولادی پایداری جانبی و احتمالا پایداری ثقلی ساختمان را با اختلال مواجه خواهند کرد. همان طور که از این تصویر ملاحظه می‌شود تلاش‌های مختلف در سیستم مهاربندی CBF مشخص شده است. مکانیزم عملکردی سیستم های CBF به نحوی است که در آنها مهاربندها در کشش جاری شده و در فشار دچار کمانش شوند و در این میان ستون‌های کنار مهاربند در رفتار فشاری و برشی کماکان در حوزه رفتاری ارتجاعی قرار داشته باشند. اگر سیستم CBF به عنوان مهاربندی شورون استفاده شود در این صورت تیر درهانه مهاربند شورون که متحمل نیروهای نامتعادل شوند مهاربندها می‌شود بایستی در برابر این نیروهای عظیم حتما خطی بماند، مبحث دهم مقررات ملی و استاندارد ASCE41 با علم به این رفتار، در طراحی لرزه‌ای تجویزی خود تمام ضوابط برای رعایت نکات مذکور را دیکته می‌کند.

تلاش‌های کنترل شونده توسط نیرو و کنترل شونده توسط تغییر شکل در سیستم مهاربندی شورون هشتی

مکانیزم اتلاف انرژی در سیستم قاب خمشی فولادی

مکانیزم اتلاف انرژی در سیستم دیواربرشی

مکانیزم اتلاف انرژی در سیستم قاب خمشی فولادی

مکانیزم عملکردی سیستم‌های EBF

تمامی این مطالب بخشی از دوره جامع طراحی عملکردی و بهسازی لرزه‌ای می‌باشد. در این دوره به صورت مفهومی و با نگاهی کاملاً متفاوت به نشریه 360، استاندارد 2800، دستورالعمل FEMA356، استاندارد ASCE41-06، استاندارد ASCE41-13  استاندارد ASCE41-17 پرداخته می‌شود. تمامی ضوابط تحلیل‌های غیرخطی، سازه‌های فولادی و بتنی بررسی می‌شود. انواع مثال‌های فولادی بتنی براساس به روز ترین مقالات معتبر وریفای شده و با نتایج آئین‌نامه مقایسه می‌گردد. با صحت سنجی المان‌های مختلف دید مخاطب دوره نسبت به رفتار شناسی انواع الامان‌های سازی بسیار توسعه یافته و برای ارزیابی آسیب‌پذیری کل سازه بسیار مفید و کاربردی خواهد بود. برای دانلود رایگان جزوات این دوره به لینک‌های زیر مراجعه بفرمایید:

دانلود جزوه دوره طراحی عملکردی و بهسازی لرزه‌ای براساس نشریه 360، نشریه 524 استاندارد 2800، دستورالعمل FEMA356، استاندارد ASCE41-06، استاندارد ASCE41-13  استاندارد ASCE41-17